Verstärkungsabfall des BJT-Verstärkers

Ich spiele mit BJT-Verstärkern herum und habe einige Fragen zum Gain-Rolloff, den Sie bei höheren Frequenzen sehen. Ich verwende den 2N2222 für meine Tests und meine Simulationen und gemessenen Ergebnisse stimmen ziemlich gut überein, Beispiel unten:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Bei etwa 3 MHz sehe ich also, dass mein Rolloff meine Verstärkung beeinflusst, was in einer anderen Antwort beschrieben wird . Bei etwa 18 MHz fällt die Verstärkung auf 0 dB. Meine Fragen sind:

  • Wird dieser Rolloff durch den Miller-Effekt verursacht?
  • Wenn nicht durch den Miller-Effekt verursacht, was ist die Ursache?
  • Können Sie den Gain-Rolloff bis zu einem gewissen Grad kompensieren oder müssen Sie einen schnelleren BJT wählen? Ich habe mit der Eingangsimpedanz herumgespielt, von der ich dachte, dass sie helfen würde, aber das machte wenig Unterschied.

Antworten (3)

Sie müssen hier zwei Lots Miller-Kapazität berücksichtigen. Die Miller-Kappe der Ausgangsstufe überbrückt den Kollektorwiderstand und reduziert so die Verstärkung bei höheren Frequenzen. Auch die Miller-Kapazität des ersten Transistors wirkt als Shunt zum Kollektorwiderstand.

Sie haben die Werkzeuge genau dort - versuchen Sie zu sehen, wie die Leistung ist, wenn der 2. Transistor entfernt wird - verbessert dies den Frequenzgang (vielleicht verdoppelt es ihn auf etwa 6 MHz). Mit einem Simulator können Sie im Allgemeinen viele Dinge tun, mit denen Sie sich auf ein Problem konzentrieren können.

Es lohnt sich nicht, den Gain-Roll-Off zu kompensieren - besser einen verbesserten BJT wählen.

EDIT - nur damit es keine Verwirrung gibt. Ich sage "nein" zum Miller-Effekt, aber "ja" zur Miller-Kapazität, die die hohen Frequenzen beeinflusst, indem sie den Kollektorwiderstand überbrückt. AFAIK, der Miller-Effekt ist darauf zurückzuführen, dass der Miller-Kondensator eine Rückkopplung zur Basis verursacht, aber da die Basis-Ansteuerimpedanz niedrig ist (in der OP-Simulation wahrscheinlich nahe Null), ist der Miller-Effekt minimal.

Es hat etwas geholfen, aber nur den Verstärkungsverlust verringert, die allgemeine Form und Position des Ausgangs blieb gleich. Irgendwelche anderen Möglichkeiten, dies zu verbessern?
Versuchen Sie, einen anderen Transistor zu simulieren, oder gehen Sie in die Daten für den Transistor und reduzieren Sie die parasitären Kapazitäten. Vielleicht auch versuchen, die Versorgungsspannung zu erhöhen, um zu sehen, was passiert - etwas mehr Kollektorstrom hilft immer! Und stellen Sie sicher, dass Ihre Eingangsquellenimpedanz niedrig ist <100 Ohm

Bei dieser Schaltung tritt eigentlich kein signifikanter Miller-Effekt auf.

Die Ausgangsstufe hat keine Spannungsverstärkung, also gibt es nur eine normale alte Kapazität, und die Eingangsstufe wird mit einer Nullimpedanzquelle in Reihe mit einer 1 angesteuert μ F-Kondensator (fast auch kurz). Selbst mit realistischeren 50 Ω Quelle, die bescheidene Verstärkung von -2,4 und ~5,5 pF C C B führt bei diesen Frequenzen aufgrund von Mr. Miller nicht zu einem großen Roll-Off.

Die Ausgangskapazität von 5,5 pF (mal zwei, weil es a C C B Belastung durch den Emitterfolgertransistor) ist im Vergleich zur 2K-Kollektorbelastung oberhalb einiger MHz signifikant. Wenn Sie die Kollektor- und Emitterwiderstände halbieren, sollten Sie etwa eine Verdopplung der -3dB-Grenzfrequenz sehen.

Verwenden Sie alternativ ein Paar HF-Transistoren, und Sie können die Grenzfrequenz wahrscheinlich um 5: 1 bei gleicher Stromentnahme verbessern (oder einen schönen 500-MHz-Oszillator erstellen, aber das werden Sie in der Simulation nicht sehen).

Wie sind Sie auf die ~5,5 pF Ccb gekommen?
Aus einem Diagramm in einem Datenblatt und der Spannung über dem CB-Übergang. Möglicherweise habe ich das von Ihnen verlinkte Datenblatt nicht verwendet.

Neben dem bereits erwähnten kapazitiven Effekt gibt es noch einen weiteren Effekt, der die Stromverstärkung bei hohen Frequenzen reduziert: Die eingeschränkte Beweglichkeit der geladenen Ladungsträger, die den Kollektorstrom bilden.

Dieser Mobilitätsaspekt steht in engem Zusammenhang mit der Trägheitsmasse, die jeder geladene Träger hat.

Weißt du, wie das heißt?
Statt „Mobilität“ sollte man vielleicht besser sagen: Laufzeit (durch den EG-Weg). Solche Laufzeiteffekte führen zu einer Verzögerung, die für jede Frequenz einer Phasenverschiebung entspricht. Daher kann man einen solchen Effekt mit einer Tiefpasscharakteristik vergleichen (zusätzlich zu anderen bereits erwähnten kapazitiven Effekten).